Разработка учебно-методического модуля по проектированию автоматизированной системы управления в TRACE MODE 6 (на примере объектов с ЦППН-8 Приобского месторождения ООО "РН-Юганскнефтегаз")

Так как защита курсовых проектов по дисциплине «Синтех технических систем» происходит в мультимедийной аудитории с использованием программы PowerPoint, то для удобства создания презентации рекомендуется задавать разрешение экрана не более 1024 на 768, чтобы все элементы графического дисплея было четко видно и они были достаточной величины. Используем разрешение экрана 800 на 600. После задания необходимых параметров закроем окно ЛК по кнопке Готово. Последовательность действий представлена на рисунке 16.

Рисунок 16 - Настройка параметров экрана

Примечание: Альтернативно, можно выполнить двойной щелчок ЛК в любом свободном месте экрана и в открывшемся окне свойства объекта указать разрешение и цвет фона.

Размещение графических элементов (ГЭ) экрана и задание статических атрибутов

Чтобы выбрать ГЭ для размещения, нужно выполнить следующие действия:

- нажать ЛК на кнопке панели инструментов Графические элементы, показанной на рисунке 17. При этом выбирается тот элемент, чья иконка выведена на кнопку (элемент, заданный по умолчанию для соответствующей группы, или элемент, выбранный ранее);

Рисунок 17 - Панель инструментов Графические элементы

- дважды нажать ЛК на кнопке и затем нажать ЛК на иконке требуемого ГЭ в появившемся меню (меню не открывается, если группа содержит только один графический элемент).

Например, на рисунке 18 показано меню группы Прямоугольники.

Рисунок 18 - Меню группы Прямоугольники

После выбора элемента его иконка выводится на кнопку группы, как показано на рисунке 19.



Рисунок 19 - Панель инструментов Графические элементы после выбора соответствующего ГЭ из группы

При выборе графического элемента редактор представления данных переходит в режим размещения, при этом курсор на графическом экране приобретает вид .

Далее в окне Слои необходимо нажатием ЛК указать слой, в котором должен быть размещен выбранный графический элемент. Если окно Слои закрыто, то ГЭ будет размещен в слое, в котором был размещен последний ГЭ. В случае если слой один, то необходимость в указании слоя отпадает.

После размещения ГЭ его можно переместить в другой слой.

Далее продолжить процедуру размещения ГЭ можно двумя способами:

- перетащить ГЭ с панели инструментов на экран (метод drag-and-drop); после размещения ГЭ имеет размеры, заданные по умолчанию, РПД переходит в режим редактирования, окно свойств ГЭ открывается автоматически. При перетаскивании с панели инструментов ГЭ групп Ресурсы и Объекты на экране размещается первый ресурс / объект первой библиотеки;

- переместить курсор в нужную точку экрана и нажатием ЛК установить точку привязки ГЭ. Далее действия по размещению ГЭ могут отличаться, однако для большинства графических элементов они стандартны - перемещение мыши после установки точки привязки выводит на экран образ ГЭ, при этом отрезок от точки привязки до текущего положения курсора является диагональю прямоугольника, ограничивающего ГЭ. (Если при перемещении мыши удерживать нажатой клавишу CTRL, ряд ГЭ окажется вписанным в квадрат). Повторное нажатие ЛК приводит к размещению графического элемента в выбранном графическом слое. (В ряде случаев для размещения ГЭ на экране достаточно установить точку привязки).

Для графических элементов группы Ломаные и кривые каждое нажатие ЛК после установки точки привязки задает узловую точку (промежуточную вершину). Для установки последней вершины и выхода из режима размещения этих ГЭ нужно нажать ПК. Положение узловых точек, заданное при размещении, можно в дальнейшем изменить.

Для отмены размещения ГЭ в его процессе надо нажать ESC.

При пересечении ГЭ возникает необходимость разместить один ГЭ поверх другого или наоборот. Для этого нужно выделить ГЭ ЛК мыши. Затем вызвать контекстное меню ПК мыши и выбрать Переместить наверх для того, чтобы переместить на один уровень верх или Переместить вниз для перемещения на один уровень вниз. Контекстное меню представлено на рисунке 20. Пример выполнения команды показан на рисунке 21.

Рисунок 20 - Выбор команды Переместить вниз

а) ; б).

а) до выполнения команды; б) после выполнения команды.

Рисунок 21 - Выполнение команды Переместить вниз с ГЭ Труба

В качестве задвижек без управления используем ГО valve_1 из библиотеки из группы Задвижки. Резервуар разместим также из библиотеки из группы Резервуары.

После размещения ГЭ необходимо настроить их свойства.

Графические элементы имеют следующие настраиваемые свойства:

- атрибуты (статические и динамизируемые);

- динамические свойства;

- функции управления.

Эти параметры определяют вид графических элементов и выполняемые ими функции отображения и управления при работе в реальном времени.

В данном разделе описано задание статических атрибутов. Задание динамизируемых атрибутов описано в пункте 3.6.6, динамических свойств - в пункте 3.6.7, функций управления - в пункте 3.6.8.

У ГЭ Текст зададим свойство Текст. Для этого двойным щелчком ЛК на тексте вызовем окно свойств. Это окно продемонстрировано на рисунке 22.

Рисунок 22 - Окно свойств ГЭ Текст

В поле Значение свойства Текст ввести отображаемый текст.

Аналогично задать необходимые параметры свойств Контур, Заливка и Цвет текста. Для задания дополнительных параметров данных свойств, необходимо дважды ЛК мыши нажать в поле Свойство на требуемом свойстве.

Все свойства, выделенные коричневым цветом и подчеркиванием, имеют дополнительные параметры, которые можно вызвать двойным нажатием ЛК мыши на названии свойства.

После размещения ГЭ и ГО получаем экран РВС, изображенный на рисунке 23.

Рисунок 23 - Экран РВС с размещенными ГЭ и ГО

Создание аргументов экрана

В соответствии с техническим заданием на проектирование необходимо назначить аргументы шаблону экрана - щелчок ПК на созданном шаблоне экрана и выбор из выпадающего списка пункта Свойства, далее переход во вкладку Аргументы. Окно свойств с открытой вкладкой Аргументы показано на рисунке 24.

Рисунок 24 - Окно свойств с открытой вкладкой Аргументы

Чтобы создать аргумент необходимо нажать на кнопку . После этого требуется настроить параметры аргумента.

Основные параметры аргументов и редактирование их в поле редактора аргументов:

- Имя - имя аргумента, задается по умолчанию и может быть изменено. Для перехода к редактированию имени аргумента нужно дважды нажать ЛК в данном поле. Имена аргументов одного и того же компонента должны быть уникальными;

- Тип - тип аргумента (INPUT, OUTPUT и INPUT/OUTPUT). Аргумент типа INPUT предназначен для приема значений, типа OUTPUT - для передачи (это следует учитывать при привязке аргумента). Тип INPUT/OUTPUT имеет самостоятельный смысл при вызове программы, в остальных случаях этот тип равнозначен типу OUTPUT. Тип аргумента выбирается в списке, который открывается при двойном нажатии ЛК в данном поле;

- Тип данных - тип данных аргумента. Тип данных выбирается в списке, который открывается при двойном нажатии ЛК в данном поле. Этот параметр должен учитываться при привязке аргументов;

- Значение по умолчанию - значение, указанное в этом поле, используется монитором в случае отсутствия привязки у аргумента. Для перехода к редактированию этого параметра нужно дважды нажать ЛК в данном поле;

- Привязка - привязка аргумента к атрибуту определенного канала или к аргументу экрана или программы. При двойном нажатии ЛК в данном поле на экране появляется диалог выбора компонента / аргумента для привязки;

- Флаги - флаги, установленные для аргумента. В списке, который открывается при двойном нажатии ЛК в данном поле, для аргумента могут быть установлены следующие флаги: HW, SL, NP, PO. От флагов зависит результат автопостроения / привязки каналов. Автопостроение описано в приложении Г;

- Группа - номер группы, к которой принадлежит аргумент. Для группирования нужно выделить несколько аргументов и нажать кнопку Группировать выделенные аргументы - по этой команде выделенной группе аргументов автоматически присваивается номер. От параметра Группа зависит результат автопостроения каналов из редактора аргументов. Автопостроение описано в приложении Г;

- Единицы измерения - единицы измерения (или унифицированный сигнал), выбираются в списке, который открывается при двойном нажатии ЛК в данном поле. От этого параметра зависит результат автопостроения / привязки каналов узла из редактора аргументов. Автопостроение описано в приложении Г;

- Комментарий - комментарий к аргументу. Для перехода к редактированию этого параметра нужно дважды нажать ЛК в данном поле [19].

Те аргументы, значения которых будут отображаться на экране, имеют тип IN, а те, что задаются с клавиатуры АРМ, отображаются на экране и пересылаются в конечном итоге в контроллер, имеют тип OUT. В процедуре автопостроения каналов от шаблонов автопривязка аргументов будет осуществляться соответственно к атрибутам Реальное и Входное значение каналов. Автопостроение описано в приложении Г.

Аргументы, для которых задан тип IN, не будут пересылаться в контроллер, даже если на экране для этого будут созданы необходимые инструменты. Поэтому для аргументов, значение которых будет задаваться на экране, необходимо задать тип OUT.

Флаг NP, выставленный для аргументов не позволит создавать соответствующие каналы при операциях автопостроения.

Создадим аргументы для экрана РВС. Аргументы представлены на рисунке 25.



Рисунок 25 - Аргументы шаблона экрана РВС

В нашем примере для аргументов Состояние_задв_№ и Команда_упр_задв_№ (под № понимается номер задвижки) установлен флаг NP, так как для них не требуется создание каналов.

Настройка динамизируемых атрибутов ГЭ

Динамизацией атрибута называется задание условий его изменения в зависимости от значения привязанного аргумента. При динамизации атрибута графический элемент становится индикатором выполнения заданных условий.

При размещении ГЭ на экране все его динамизируемые атрибуты по умолчанию статические.

Динамизируемые атрибуты выделены коричневым цветом и имеют подчеркивание. Чтобы изменить данные атрибуты необходимо нажать двойным нажатием ЛК мыши на названии свойства, и выбрать вид динамизации, нажав ЛК мыши в поле Нет динамизации и выбрав нужный пункт в раскрывающемся списке.

Существует 6 видов динамизации:

- значение - индикация значения аргумента (только для атрибута Текст);

- Arg = Конст. - индикация равенства аргумента заданной константе;

- Arg >= Конст. - индикация превышения аргументом заданного порога;

- Arg & Конст. - индикация состояния битов значения аргумента, заданных маской Константа. Если хотя бы один такой бит установлен, индицируется ИСТИНА, иначе - ЛОЖЬ;

- Arg в диапазоне - индикация нахождения аргумента в заданных диапазонах;

- Arg в интервале - индикация нахождения аргумента в интервалах привязанного канала.

В зависимости от выбранного вида индикации меняются инструменты его конфигурирования. На рисунке 26 показаны свойства динамизируемого атрибута Текст с видом динамизации «Значение».

Рисунок 26 - Свойства динамизируемого атрибута Текст с видом динамизации «Значение»

После выбора вида динамизации необходимо указать привязку динамизируемого атрибута.

Настройка динамических свойств ГЭ

К динамическим свойствам графических элементов относятся динамическая заливка, 3 вида динамической трансформации (перемещение, масштабирование и вращение) и динамический контур.

Динамические свойства ГЭ, как и динамизированные атрибуты, используются для графического отображения значений аргументов экрана при работе в реальном времени.

Динамические свойства настраиваются соответственно на вкладках Динамическая заливка (), Динамический контур () и Динамическая трансформация () окна Свойства объекта.

Размещение кнопок и настройка событий на их нажатие

После создания экранов для каждого объекта создадим кнопки для навигации в HMI.

Для этого воспользуемся ЛК мыши, выберем иконку графического элемента (ГЭ) «Кнопки». Затем, разместим кнопку на экране НМI кнопку. Далее в автоматически открывшихся свойствах ГЭ «Кнопки» > Основные свойства в области Текст укажем текст, располагаемый на кнопке. Затем откроем вкладку Действие и шелком ПК в области mousePressed в открывшимся выпадающем меню выберем пункт Перейти на экран, в котором укажем на какой экран переходить в случае нажатия кнопки, как показано на рисунке 27. Кнопка будет работать в режиме МРВ, если проект запустить в профайлере. Переход на экран возможен, если экран, на который переходят, содержит хотя бы один аргумент.

Рисунок 27 - Задание события при нажатии на кнопку

Получившийся экран показан на рисунке 28.

Рисунок 28 - Экран РВС с размещенными кнопками

Создание графических объектов

Добавим в слой Ресурсы в необходимую группу графический объект. Добавление графических объектов (ГО) описано в пункте 3.5.2.

Рассмотрим создание ГО на примере задвижки с приводом.

В нашем случае добавим в слой Ресурсы в группу Задвижки ГО и переименуем его на valve_2.

Размещение ГЭ и ГО аналогично размещению на экране ГЭ и ГО и подробно описано в пункте 3.6.4.

Разместим ГЭ Клапан и Кнопка.

Для ГЭ Клапан зададим следующие свойства:

- МатериалМатериалы=Золото;

- Форма клапана=;

- Форма привода= [4].

Для атрибута Цвет привода зададим тип динамизации Arg в диапазоне. Зададим привязку атрибута. Для этого ЛК мыши нажмем на кнопку в поле Привязка. В появившемся окне добавим аргумент Состояние_задвижки, как описано в пункте 3.6.5. Зададим данному аргументу свойства как показано на рисунке 29.



Рисунок 29 - Свойства аргумента ГЭ valve_2

После этого нажмем кнопку Готово.

Создадим 5 диапазонов. Настроим их как показано на рисунке 30.

Рисунок 30 - Диапазоны динамизации для атрибута Цвет привода

Для ГЭ Кнопка зададим свойства как показано на рисунке 31.

Рисунок 31 - Атрибут Текст ГЭ Кнопка

Для кнопки зададим событие Передать значение. Тип передачи Прямой. В качестве привязки выберем аргумент Команда_управления_задвижкой, для которого зададим свойства, представленные на рисунке 32.

Рисунок 32 - Свойства аргумента ГЭ valve_2

Поле Значение зададим равным 1, что будет соответствовать смене состояния задвижки.

На рисунке 33 изображен ГЭ valve_2 после вышеописанных операций.

Рисунок 33 - ГЭ valve_2

Разместим созданный ГЭ на шаблоне экрана РВС как описано в пункте 3.6.4. В нашем примере на экране РВС должно быть 9 управляемых задвижек.

После размещения двойным нажатием ЛК мыши вызовем окно свойств ГЭ valve_2. Привяжем для каждой задвижки атрибуты Состояние_задвижки и Команда_управления_задвижкой к соответствующим аргументам шаблона экрана РВС Состояние_зад_№ и Команда_упр_задв_№ (под № понимается номер задвижки).

3.7 Разработка шаблонов программ

Общие сведения об языках программирования

В прошлом большое количество языков программирования связанных с конкретным производителем и в той или иной степени удовлетворяющим общим стандартам (DIN 19239, DIN 19237, DIN 40719 Part 6 and VDI 2880) порождало массу проблем. Все это привело к возникновению разнообразных решений. Языки программирования релейных диаграмм - ladder diagram (LD), функциональных блоковых диаграмм - function block diagram (FBD) и список инструкций - instruction list (IL) сформировались постепенно под влиянием многих участников рынка, вместе с различными версиями языка последовательных функциональных схем - sequential function chart (SFC), таким как Grafcet, GRAPH 5 and CSF to DIN 40719 Part 6. Тем не менее элементы языка у разных производителей отличались и всегда существовали машинозависимые особенности языков, которые приходилось учитывать.

Для того, чтобы решить эту проблему, международный электротехнический комитет (МЭК, IEC) разработал стандарт IEC 61131, третью часть, третья часть которого описывает языки программирования ПЛК.

IEC 61131-3 описывает следующие языки программирования:

а) графические языки:

1) Последовательных функциональных схем (SFC);

2) Релейных диаграмм (LD);

3) Функциональных блоковых диаграмм (FBD).

б) текстовые языки:

1) Список инструкций (instruction list - IL);

2) Структурированный текст (Structured Text - ST).

Синтаксис этих языков детально описан в стандарте IEC 61131-3, так что пользователь найдет один и тот же синтаксис во всех пакетах, поддерживающих этот стандарт. Графическое представление прикладных программ - это типичная особенность программирования PLC. В то же время текстовые языки широко используются для программирования компьютеров. Языки программирования определены в стандарте таким образом, что допускают разработку приложения на смеси этих языков, которая впоследствии собирается в единую исполняемую программу. Кроме того, стандарт открыт для использования других языков программирования.

В TraceMode имеются следующие языки программирования:

а) ST-программа;

б) SFC-диаграмма;

в) FBD-диаграмма;

г) LD-диаграмма;

д) IL-программа.

Программа на языке ST представляет собой последовательность предложений или выражений. Язык ST похож на язык программирования С++. Для программирования необходимо знать синтаксис этого языка.

Язык SFC позволяет создавать программы в виде алгоритма, состоящего из SFC-шагов и SFC-переходов.

FBD-программа представляет собой цепочку (диаграмму) последовательно выполняемых функциональных блоков. Удобством создания FBD-программы является использование готовых блоков (выбор из списка) и наглядность отображения созданной программы.

LD-программа представляет собой диаграмму последовательно выполняемых функциональных блоков.

Программа на языке IL представляет собой последовательность инструкций.

Этапы разработки шаблона программ

Основные этапы разработки шаблона программы:

- создание шаблона программы;

- создание аргументов шаблона программы;

- выбор языка программирования и создание программы на выбранном языке программирования;

- компиляция и отладка программы.

Как и в случае с экранами данные этапы могут выполняться в любой последовательности. Также в любой момент вернуться к любому этапу.

Рассмотрим разработку шаблона программы на примере программы управления задвижкой.

Создание шаблона программы

Продолжая разработку проекта, создадим шаблоны программ. Чтобы добавить шаблон программы в левом окне навигатора проекта ЛК выберем слой Шаблоны_программ, по щелчку ПК вызовем контекстное меню и выберем Создать компонентПрограмма. Контекстное меню показано на рисунке 34.

Рисунок 34 - Создание шаблона программы

Название программы можно переименовать. Для этого, выделив созданный компонент ЛК, изменим его имя на нужное.

Переименуем программу на Управление_задвижкой.

Для удобства созданные шаблоны программ можно группировать. Для этого необходимо ПК мыши на слое Шаблоны_программ вызвать контекстное меню и выбрать Создать группуГруппа. Группы можно также создавать внутри других групп.

Создание аргументов шаблона программы

В соответствии с техническим заданием на проектирование необходимо назначить аргументы шаблону программы. Для этого двойным щелчком ЛК на созданном шаблоне программы откроем окно редактора шаблонов программ и, выделив ЛК пункт Аргументы, перейдем в табличный редактор аргументов. Создадим аргументы для данного шаблона программы, как описано в пункте 3.6.5.

Аргументы, для которых задан тип IN, не будут меняться в результате выполнения программы, даже если в программе будут присутствовать операции присвоения. Поэтому для аргументов, значение которых будет задаваться в программе, необходимо задать тип IN/OUT или OUT.

В FBD-диаграммах аргументы, тип которых задан значением IN, можно привязать только ко входам FBD-блоков; значением OUT - к выходам FBD-блоков; IN/OUT - ко входам и выходам FBD-блоков.

На рисунке 35 представлены необходимые аргументы, созданные для шаблона программы Управление_задвижкой.

Рисунок 35 - Аргументы программы Управление_задвижкой

Разработка программы;

После определения входных и выходных аргументов приступим непосредственно к разработке программы.

В данном примере рассмотрим написание программы на языке программирования ST.

Для этого выделим ЛК имя созданного шаблона программы и в появившемся диалоге выбора языка программирования укажем ST программу, как показано на рисунке 36.

Рисунок 36 - Окно выбора языка программирования

После выбора языка программирования появляется заготовка программы, представленная на рисунке 37. После ключевого слова PROGRAM идут объявления аргументов программы.



Рисунок 37 - Заготовка программы

Текст, выделенный серым цветом, нельзя редактировать. Данный блок будет автоматически обновляться при добавлении, изменении или удалении аргументов.

Текст программы заносится в белое поле.

В TRACE MODE 6 определены следующие операторы, образующие предложения ST-программы:

- return;

- if;

- case;

- while;

- repeat;

- for;

- break;

- exit;

- continue;

- goto.

Также при написании программы на языке ST можно использовать символьные операторы:

- арифметические операторы (+, -, /, *, %, mod, **);

- побитовые операторы (&, |, ^, xor, ?, <<, shl, >>, shr, rol, ror);

- операторы сравнения (==,!=, <>, <, >, <=, >=);

- логические операторы (||, &&,!, or, and, not);

- операторы присваивания (=,:=).

Подробное описание вышеперечисленных операторов можно найти в справке TRACE MODE в разделе Программирование алгоритмовОписание языка Техно STОператоры языка Техно ST Операторы Техно ST.

Текст программы Управление_задвижкой, а также все остальные разработанные шаблоны программ, представлены в приложении Е.

Отладка программы

Общие сведения

Средства отладки включают в себя несколько режимов непрерывного и пошагового выполнения программы с возможностью установки точек останова. Для запуска требуемого режима отладки можно использовать команды меню Программа главного меню или аналогичные команды панели инструментов отладчика. Для вывода служебных сообщений отладчика и компилятора предусмотрены специальные окна.

Отладка программы возможна только после ее успешной компиляции.

В листинге текстовых программ точка останова обозначается значком . При пошаговой отладке текущий шаг обозначается значком , как показано на рисунке 38.

Рисунок 38 - Программа в режиме отладки

В программах, заданных в графическом виде, закладки, текущий шаг и точки останова обозначаются соответствующим цветом, как показано на рисунке 39.



Рисунок 39 - FBD-диаграмма в режиме отладки

Панель инструментов отладчика

Меню Программа главного меню и панель инструментов отладчика содержат следующие команды для запуска требуемого режима отладки и настройки параметров редакторов программ:

- компиляция (F7) - запустить компиляцию программы;

- установить / удалить точку останова (F9) - установить / удалить точку останова программы;

- удалить все точки останова (Ctrl+Shift+F9) - удалить все точки останова программы;

- старт (F5) - запустить выполнение программы в непрерывном режиме;

- выполнять до курсора (Ctrl+F10) - запустить выполнение программы в непрерывном режиме до текущей позиции курсора;

- трассировка (F11) - запустить пошаговое выполнение программы c пошаговым выполнением вызываемых функций;

- шаг (F10) - запустить пошаговое выполнение программы с выполнением вызываемых функций в непрерывном режиме;

- выйти из функции (Shift+F11) - выполнить текущую функцию / программу в непрерывном режиме (доступно в режиме отладки);

- стоп (Shift+F5) - выйти из режима отладки;

- посмотреть значение переменной (Shift+F9) - открыть диалог Быстрый просмотр (доступно в режиме отладки);

- переменные - открыть / закрыть окно переменных;

- стек - открыть / закрыть окно стека вызовов функций;

- сообщения - открыть / закрыть окно сообщений компилятора и отладчика.

Окно просмотра переменных

В окне Локальные отображаются переменные текущего программного компонента.

В окнах Аргументы, Глобальные и Текущая структура отображаются соответственно аргументы, глобальные переменные и переменные объекта.

При пошаговой отладке программы в окнах Локальные и Глобальные можно вручную задать значения переменных (для перехода к заданию значения нужно дважды нажать ЛК в поле значения или выполнить команду Изменить значение из контекстного меню). Для восстановления значений аргументов по умолчанию контекстное меню окна Аргументы содержит команды Восстановить значение по умолчанию и Восстановить все значения по умолчанию.

В окне Просмотр отображаются переменные и выражения, заданные пользователем. По умолчанию окно пустое. Список переменных и выражений для просмотра задается с помощью диалога Быстрый просмотр. Корректировать список можно в самом окне с помощью команд контекстного меню, которое выводится на экран при нажатии ПК в области окна. Меню содержит следующие команды:

Вставить - добавить строку в список;

Удалить - удалить выделенную строку из списка (аналог нажатия клавиши Del на клавиатуре);

Переименовать - редактировать выделенную строку списка.

Компиляция программы

Перед отладкой и включением в состав проекта разработанный шаблон программы необходимо скомпилировать. Для этого используем иконку на панели инструментов или нажимаем функциональную клавишу F7. Результат компиляции показывается в окне Вывод, которое может быть открыто с помощью иконки на панели инструментов либо из основного меню интегрированной среды разработки.

В нашем случае данное окно содержит сообщение об успешном окончании процесса компиляции.

3.8 Узлы проекта и базы каналов

После разработки шаблонов экранов и программ необходимо создать узлы проекта АРМ, для которого в дальнейшем будем формировать базы каналов, используя механизм автопостроения. Автопостроение подробно описано в приложении Г. Проведем выбор слоя Система щелчком ЛК мыши.

В результате выполненных действий в слое Система будет создан узел проекта.

Переименуем его в ЦППН-8.

Переименуем эту группу в ЦППН-8. В этой группе каналов создадим еще несколько групп для каждого структурного элемента ЦППН-8.

С помощью иконки создадим дополнительное окно Навигатора проекта и откроем в верхнем слой Шаблоны_экранов, а в нижнем - группу компонентов ЦППН-8 вновь созданного узла АРМ ЦППН-8.

Затем, выделяя ЛК шаблоны экранов и удерживая ЛК, перетащим их в группы узла ЦППН-8 методом drag-and-drop.

Следующим шагом разработки проекта создадим каналы по аргументам разработанных шаблонов экранов. Для этого войдем в группу каналов АРМ - узла ЦПП-8 РВС-1 и вызовем свойства канала класса Вызов РВС-1:1.

Перейдем во вкладку Аргументы, выделим ЛК первый аргумент и с помощью щелчка ЛК мыши на иконке создадим каналы в выбранной группе и автоматически свяжем их атрибуты с аргументами шаблона экрана. Данная операция называется автопостроением каналов.

До задания информационных потоков между узлами проекта проведем настройку архива и отчета тревог в АРМ.

Следующим шагом будет создание программ по шаблонам. Для этого аналогично созданию экранов по шаблону, необходимо открыть два окна навигатора. В одном из них выбрать слой Шаблоны_программы, в другом необходимую группу каналов.

Затем, выделяя ЛК шаблоны программ и удерживая ЛК, перетащим их в необходимые группы узла ЦППН-8.

Затем для каждой программы выполним привязку атрибутов каналов к аргументам.

Для этого войдем в группу каналов АРМ - узла ЦППН-8 РВС-1 и вызовем свойства канала класса Вызов «Автоматизация_РВС:15».

Перейдем во вкладку Аргументы. Затем двойным щелчком ЛК мыши в столбце «Привязка» в поле аргумента вызовем диалоговое окно конфигурирования связи.

В качестве привязки может быть выбран атрибут канала, либо аргумент канала. Аргументы присутствуют только у каналов класса CALL (к примеру у канала, ссылающегося на шаблон экрана или программы).

В качестве атрибута канала по умолчанию устанавливается атрибут Реальное значение.

В данном диалоговом окне выбираем необходимый канал. В данном случае для аргумента Уровень_РВС выбираем канал Уровень.

3.9 Создание архива и отчета тревог

Для сохранения реальных значений каналов в архив SIAD/SQL 6 и ведения отчета тревог по таким событиям, как пересечение заданных для канала уставок и границ, необходимо для узла проекта предварительно задать ряд общих параметров, в дальнейшем индивидуально или групповым способом установить для каналов соответствующие атрибуты СПАД и / или Отчет тревог. Так, вызвав на редактирование узел RTM_1, определим файлы архива, отчета тревог и зададим настройки для сетевого обмена.

Определим архивирование каналов, связанных с технологическими параметрами, в архив СПАД 1. Для этого перейдем во вкладку Архивы и отредактируем бланк СПАД 1.

Имя файла может быть как с расширением rep, так и txt.

Закроем бланк редактирования узла RTM_1. Для получения возможности просмотра в отладчике сведенных в группы каналов, откроем свойства группы компонентов РВС-1 и установим во вкладке Флаги флаг Загрузить группу. Подобным образом поступим в отношении других групп.

Для помещения каналов группы РВС-1 в архив и отчет тревог вызовем на редактирование данную группу.

В открывшемся окне щелчком ПК на строке атрибутов каналов вызовем настроечное меню отображения атрибутов и в правом окне сформируем список отображаемых в таблице атрибутов.

Выделим с помощью ЛК (не отпуская ее) группу каналов и, удерживая при этом клавишу Ctrl, двойным щелчком ЛК на выделенных каналах в столбце СПАД зададим значение 1.

В результате, для выделенных каналов будет определена запись их реальных значений в архив СПАД 1. Для группы РВС-1 атрибуты будут установлены.

Для каналов класса Float группы каналов РВС-1 зададим сообщения в отчет тревог. С этой целью создадим для узла ЦППН-8 новую группу Словари сообщений. Для этого ПК мыши на узле ЦППН-8 контекстное меню. В нем выберем Создать группу>Словари_сообщений.

В данной группе создадим новый компонент - Словарь_для_Float. Для этого ПК мыши нажмем на группе Словари_сообщений, чтобы вызвать контекстное меню. В этом меню выбрать Создать компонент>Словари_сообщений. После создания словарь может быть переименован.

Двойным щелчком ЛК откроем словарь для редактирования, изменим его имя и сформируем сообщения для помещения в отчет тревог.

Для подключения созданного словаря к каналам класса Float можно последовательно, открывая все каналы на редактирование во вкладке Архивация указывать индекс аварийного словаря.

Разработка программ имитаторов

Для проверки работоспособности созданного проекта прибегнем к имитации как технологического процесса, так и сигналов, передаваемых от контроллера.

Имитация технологического объекта

Имитация технологического объекта предполагает изменение одних параметров объекта в зависимости от текущих значений других параметров объектов или параметров других объектов. К примеру, в зависимости от напора, создаваемого насосом, изменяется скорость наполнения резервуара. Также при определенных условиях (например, открыты / закрыты задвижки на выходе / входе резервуара) меняется уровень в резервуаре.

На примере имитации заполнения резервуара рассмотрим имитацию технологического объекта.

В слое Шаблоны_программ создадим шаблон программы, который переименуем на Заполн_рез.

После создания шаблона необходимо создать аргументы программы. В данном случае для имитации заполнения резервуара необходимо добавить имитируемые параметры, такие как Уровень_РВС и Уровень_раздела_фаз_РВС. Для данных аргументов зададим тип IN/OUT, так как для определения новых значений параметров необходимы текущие значения этих же параметров.

Также необходимы аргументы, создающие условия, в зависимости от которых меняются параметры резервуара. Таковыми в нашем примере являются состояния задвижек на входе и выходе резервуара.

Для удобства также зададим две переменные Прирост для хранения значения увеличения уровня и Состояние_откр для хранения значения состояния открытия задвижки. Для этого ЛК мыши нажмем на пункт Локальные переменные, и аналогично созданию аргументов создадим 2 переменные со свойствами.

В соответствии с описанием технологического объекта необходимо написать программу.

В нашем случае для написания программы выберем язык программирования ST. Программа для заполнения резервуаров представлена в приложении Е.

Перед включением в состав проекта разработанный шаблон программы необходимо ее скомпилировать. В нашем случае компиляция прошла успешно.

Имитация сигналов контроллера

При имитации сигналов контроллера параметры изменяются по определенному закону (синусоидальному, пилообразному и т.д.) или случайным образом.

Также может изменяться отклонение параметра по определенному закону.

На примере имитации параметров резервуара рассмотрим имитацию сигналов контроллера.

В слое Шаблоны_программ создадим шаблон программы, который переименуем на Имитация РВС.

После создания шаблона необходимо создать аргументы программы.

Обычно аргументами программы имитатора сигналов контроллера являются только имитируемые параметры.

В данном случае добавим следующие параметры:

- гидростатическое давление;

- температура;

- давление газовой шапки.

Для данных аргументов зададим тип IN/OUT, так как для определения новых значений параметров необходимы текущие значения этих же параметров.

В соответствии с описанием технологического объекта необходимо написать программу.

В данном случае для написания программы выберем язык программирования FBD.

В программе зададим изменения отклонения параметров по случайному закону.

Программа для заполнения резервуаров представлена в приложении Е.

Перед включением в состав проекта разработанный шаблон программы необходимо ее скомпилировать. В нашем случае компиляция прошла успешно.

Добавление программ имитаторов в проект

Откроем слой Шаблоны_программ. Выберем Имитация>РВС. После этого раскроем полностью в левом окне навигатора все группы каналов слоя Система.

Методом drag-and-drop перенесем шаблоны программ Имитация РВС и Заполн_рез в группу каналов ЦППН-8>Резервуарный парк>РВС-1.

Отладка проекта

Последним шагом разработки проекта является его отладка.

Для этого сначала необходимо выполнить команду «Сохранить для МРВ» нажатием ЛК мыши на кнопку панели инструментов.

После этого необходимо выделить ЛК мыши узел RTM ЦППН-8 слоя Система и выполнить команду запустить профайлер нажатием ЛК мыши на кнопку панели инструментов. В появившемся окне нажать на кнопку для запуска имитации.

4. Социально-экономическая эффективность проекта

Оценка социально-экономической эффективности проекта реализуется с помощью метода прогнозирования [13].

Основными задачами социально-экономического прогноза являются:

— выявление тенденции развития экономического объекта в будущем;

— обоснование и выбор наиболее подходящего метода прогнозирования развития объекта;

— получение прогностической оценки развития объекта на основе определенного метода прогнозирования.

Процесс прогнозирования следует рассматривать как систему количественных и качественных предплановых изысканий, направленных на выявление возможного будущего состояния в перспективе. Составление прогноза осуществляется на основе цели создания (внедрения) проекта (программы, мероприятия), с учетом оценки влияний объективных факторов. В формализованном виде этот процесс можно представить следующим образом в виде формулы (5):

Прогноз = Цель + Объективные факторы = Х±У,	(1)

где Х - вероятный целевой результат;

У - возможные отклонения от желаемого результата;

4.1 Методы определения социально-экономической эффективности

Определение социально-экономической эффективности осуществляется на основе соотношения полученного результата к затратам живого или овеществленного труда. Для оценки социально-экономической эффективности применяются различные методы.

Фактографические методы базируются на фактически имеющейся информации об объекте, прогнозируется и его состояние в прошлом. Статистические методы основаны на построении и анализе динамичных рядов, либо на данных случайной выборки. Аналоговые методы направлены на выявление сходства в закономерности их развития, различных систем и процессов. Экспертные методы разрабатываются на основе мнений специалистов и применяются тогда, когда невозможно формализовать изучаемый процесс или объект. Следует отметить, что фактографические методы позволяют оценить количественный результат, а метод экспертных оценок нацелен на оценку качественного результата.

4.2 Расчет социальная эффективность проекта

Для оценки социально-экономической эффективности внедрения учебно-методического модуля применение методов экспертных оценок и структурного прогнозирования является оптимальным и научно-обоснованным.

Для оценки социальной эффективности использование метода экспертных оценок будет иметь высокую степень практической реализации. Данный метод предполагает проведение опроса среди группы экспертов (пять человек: двое - сотрудники кафедры Кибернетических систем, двое - студенты пятого курса специальности «Управление и информатика в технических системах» и сотрудник Научно-исследовательского института электронных образовательных ресурсов). Результаты опроса являются базой для выявления критериев оценки социальной эффективности. Анкета для опроса экспертной группы представлена в приложении И.

На основании обработки и анализа информации анкетных ответов группы экспертов, были сделаны следующие выводы:

? большая часть опрошенных ощущает острую потребность в улучшение методической базы по предмету «Синтез технических систем»;

? считая необходимым изучать более подробно данный курс, наибольшая часть опрошенных считает, что приобретенные знания являются необходимыми для реализации профессиональных навыков;

? многие из числа опрошенных, отметили высокую практическую реализацию внедрения данной программы на предприятиях.

Результаты обработки опроса приведены в приложении К.

Анализируя, результаты опроса была выявлена необходимость разработки методического пособия по курсу «Синтез технических систем». Данное пособие будет способствовать лучшему усвоению материала, получению более глубоких профессиональных знаний будущих специалистов в области управления и информатики в технических системах.

Поскольку опрос является инструментом для выделения критериев оценки социальной эффективности, то на основание его результатов, были выявлены следующие критерии: полнота и охват справочно-информационного материала, адаптация для студентов специальности «Управление и информатика в технических систем» в области IT - технологий применяемых в управлении производством, информационная новизна, индивидуальная обеспеченность методическим материалом каждого студента, доступность восприятия представленной информации, уровень затратности получения информации для пользователя (платно / бесплатно), возможность апробации теоретических знаний на практике.

Для получения результативной оценки необходимо сравнить учебно-методический модуль с наиболее близким аналогом (Руководство пользователя «TRACE MODE 6 & T-FACTORY». Издание шестое (к релизу 6.04), Москва, 2006).

Результаты расчетов представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Сравнительная оценка социальной эффективности руководства пользователя и учебно-методического модуля

Наименование критерия оценки	Руководство пользователя	Учебно-методический модуль
	Удельный вес, доля	Средняя балловая оценка	Удельный вес, доля	Средняя балловая оценка
1. Полнота и охват справочно-информационного материала	0,2	4	0,2	5
2. Адаптация для студентов специальности «УИТС»	0,15	3	0,15	5
3. Информационная новизна	0,2	2	0,2	4
4. Индивидуальная обеспеченность методическим материалом каждого студента	0,1	1	0,1	5
5. Доступность восприятия представленной информации	0,15	3	0,15	4
6. Уровень затратности получения информации для пользователя (платно / бесплатно)	0,1	5	0,1	2
7. Возможность апробации теоретических знаний на практике	0,1	3	0,1	4

Проведем обоснование присвоенной оценки. В таблице 5.2 представлены факторы, определяющие количество балов, и непосредственно сами балы.

Таблица 5.2 - Обоснование присвоения оценки

Количество баллов	Факторы
0	Полное отсутствие каких-либо наработок, методик и т.д.
1	Наличие общей характеристики методик разработки, без примеров разработки.
2	Общая характеристика методик разработки, разобщенные примеры разработки.
3	Общая характеристика методик и логически связанные примеры.
4	Наличие примеров проектирования и методик разработки связанных между собой (Возможно наличие примеров в последовательности, которую необходимо выполнить поэтапно для разработки АСУ ТП, но сами примеры могут основываться как на одном, так и на разных бъектах).
5	Наличие четкой последовательности при проектировании (где это критично). Более четкая последовательность методик, связанные в единый проектпримеры разработки. Акцентированны нюансы.

Расчет итоговой оценки социальной эффективности (I) производится на основании суммирования произведений удельного веса фактора (W_i) и балловой оценки (k_j) по формуле (6).

,	(2)

где n - количество критериев оценки [8].

Примечание: Исключением для использования в данной формуле является шестой критерий, у которого максимальное значение, предполагает, отрицательное значение в общей оценки.

Проведем расчет итоговой оценки социальной эффективности руководства пользователя (I_П) и учебно-методического модуля (I_М) в соответствии с формулой (7):

,	(3)
.	(4)

Оценка критерия в баллах проводится на основе присвоения определенного количества баллов. Чем выше балл, тем более высокая степень оценки у объекта сравнения.

На основе результатов расчетов итоговой оценки учебно-методический модуль имеет большую социальную эффективность и практическую реализацию. При внедрении учебно-методического модуля данное мероприятие позволит сделать SCADA TRACE MODE более доступной и понятной для каждого учащегося в рамках получения профессионального высшего образования.

Подводя итоги оценки социальной эффективности учебно-методического модуля, следует отметить высокую степень практической реализации при внедрении данного проекта. Данный объект имеет социальную направленность, которая проявляется в повышении доступности восприятия, полноты и охвата информации. Внедрение учебно-методического модуля позволит повысить интерес среди учащихся к предмету «Синтез технических систем» и получить расширенные профессиональные знания по программе «Trace Mode».

4.3 Экономическая эффективность проекта

Реализация данного проекта имеет также и экономическую направленность. Для оценки экономического эффекта необходимо разработать программу внедрения учебно-методического модуля. Основываясь на методе структурного прогнозирования, можно выявить варианты реализации данного проекта с целью получения экономической прибыли.

Метод структурного прогнозирования основывается на построение «дерева-целей». Задачи, решаемые в процессе построения «дерева-целей» можно классифицировать как:

- прогнозирование развитие объекта в целом;

- формирование сценария достижения прогнозируемой цели;

- формулирование уровней цели.

Процесс построения «дерева-целей» определяется количеством уровней.

Для модели реализации экономической выгоды от внедрения учебно-методического модуля, выделяют следующие уровни:

- аспектный уровень - основная цель, имеет скорее качественное, чем количественное выражение;

- продуктовый - процесс достижения цели разбивается на решение задач по отдельным видам работ;

- технологический - процесс достижения цели разбивается по отдельным стадиям;

- ресурсный уровень - цели делятся по видам ресурсов, необходимых для достижения общей цели.

Определение ставки дисконтирования

Во всех расчетах экономической эффективности одним из ключевых моментов является определение ставки дисконтирования, поскольку именно этот показатель существенно влияет как на принятие решения об инвестировании средств в какой-либо проект, так и на оценку компании или отдельного вида бизнеса.

Экономический смысл ставки дисконтирования - это определение стоимости денежных потоков, относящихся к будущим периодам (будущих доходов на настоящий момент). Для правильной оценки будущих доходов нужно знать прогнозные значения выручки, расходов, инвестиций, структуру капитала, остаточную стоимость имущества, а также ставку дисконтирования.

Ставка дисконтирования используется для оценки эффективности вложений. С экономической точки зрения ставка дисконтирования - это норма доходности на вложенный капитал, требуемая инвестором.

Иначе говоря, при помощи ставки дисконтирования можно определить сумму, которую инвестору придется заплатить сегодня за право получить предполагаемый доход в будущем. Поэтому от значения ставки дисконтирования зависит принятие ключевых решений, в том числе при выборе инвестиционного проекта.

Существуют различные методы определения ставки дисконтирования. Рассмотрим основные из них в порядке убывания объективности.

Определение средневзвешенной стоимости капитала (WACC)

Наиболее часто при инвестиционных расчетах ставка дисконтирования определяется как средневзвешенная стоимость капитала (weighted average cost of capital - WACC), которая учитывает стоимость собственного (акционерного) капитала и стоимость заемных средств. Это наиболее объективный метод определения ставки дисконтирования. Единственный его недостаток в том, что на практике им могут воспользоваться не все предприятия (об этом будет сказано ниже).

В 90-х годах прошлого века американские экономисты Джон Грэм (John Graham) и Кэмпбел Харви (Campbell Harvey) из Fuqua School of Business Duke University опросили 392 финансовых директора различных компаний, чтобы выяснить, как они принимают решения. Результаты опроса показали, что на практике все большее применение получают академические теории. В частности, подавляющее большинство компаний для определения стоимости собственного капитала используют модель САРМ².

Для определения стоимости собственного капитала применяется модель оценки долгосрочных активов (capital assets pricing model - CAPM).

Ставка дисконтирования (ставка доходности) собственного капитала (Re) рассчитывается по формуле (9):

Re = Rf + в(Rm - Rf).	(5)

где R_f - безрисковая ставка дохода;

в - коэффициент, определяющий изменение цены на акции компании по сравнению с изменением цен на акции по всем компаниям данного сегмента рынка;

(R_m - R_f) - премия за рыночный риск;

R_m - среднерыночные ставки доходности на фондовом рынке.

Рассмотрим подробно каждый из элементов модели оценки долгосрочных активов.

Ставка доходности инвестиций в безрисковые активы (R_f). В качестве безрисковых активов (то есть активов, вложения в которые характеризуются нулевым риском) рассматриваются обычно государственные ценные бумаги. В США, например, безрисковыми активами считаются казначейские векселя. В России в качестве таких активов можно рассматривать российские еврооблигации Russia-30 со сроком погашения 30 лет. Информацию о доходности этих ценных бумаг можно найти во многих финансово-экономических изданиях, например в газетах «Ведомости», «The Moscow Times», «Коммерсантъ». Так, на середину февраля 2003 года ставка доходности по этим бумагам составляла 8,5% годовых.

Коэффициент в. Этот коэффициент отражает чувствительность показателей доходности ценных бумаг конкретной компании к изменению рыночного (систематического) риска. Если в = 1, то колебания цен на акции этой компании полностью совпадают с колебаниями рынка в целом. Если в = 1,2, то можно ожидать, что в случае общего подъема на рынке³ стоимость акций этой компании будет расти на 20% быстрее, чем рынок в целом. И наоборот, в случае общего падения стоимость ее акций будет снижаться на 20% быстрее рынка в целом.

В странах с развитым фондовым рынком в-коэффициенты рассчитываются специализированными информационно-аналитическими агентствами, инвестиционными и консалтинговыми компаниями и публикуются в финансовых справочниках и периодических изданиях, анализирующих фондовые рынки.

В России информацию о значениях в-коэффициентов компаний, чьи акции наиболее ликвидны, можно найти в информационных выпусках рейтингового агентства АК & М, а также на его сайте в разделе «Рейтинги». Кроме того, в-коэффициенты рассчитываются аналитическими службами инвестиционных компаний и крупными консалтинговыми фирмами, например «Делойт и Туш СНГ».

Премия за рыночный риск (R_m - R_f). Это величина, на которую среднерыночные ставки доходности на фондовом рынке превышали ставку дохода по безрисковым ценным бумагам в течение длительного времени. Она рассчитывается на основе статистических данных о рыночных премиях за продолжительный период. По данным агентства Ibbotson Associates⁴, размер долгосрочной ожидаемой рыночной премии, базирующийся на данных о разнице между среднеарифметическими доходами на фондовом рынке и доходностью безрисковых инвестиций в США с 1926 по 2000 год, составляет 7,76%. Это значение могут использовать для расчетов и российские компании (в ряде учебников премия за рыночный риск принимается равной 5%).